Наблюдению двойных и кратных звезд всегда уделялось не слишком много внимания. Даже в былые годы изобилия хорошей астрономической литературы, эта тема часто обходилась стороной, и вы вряд ли найдете по ней много информации. Причина этому, возможно, кроется в невысокой научной значимости подобных наблюдений. Ведь не секрет, что точность любительских измерений параметров двойных звезд, как правило, значительно ниже, чем у астрономов-профессионалов, имеющих возможность работать на больших инструментах.

Тем не менее, практически все любители астрономии хотя бы в течение короткого периода времени обязательно занимаются наблюдениями двойных звезд. Цели, которые они при этом преследуют, могут быть совершенно разными: от проверки качества оптики или чисто спортивного интереса до проведения действительно научно значимых измерений.

Телескоп и наблюдатель

ρ = 120"/D

Помимо диаметра объектива разрешающая способность телескопа зависит также от типа оптической системы, от качества изготовления оптики, ну и, разумеется, от состояния атмосферы и навыков наблюдателя.

Что нужно иметь для того, чтобы приступить к наблюдениям? Самое главное, конечно, телескоп. И чем больше диаметр его объектива, тем лучше. Кроме этого вам понадобится окуляр (или линза Барлоу), дающий большое увеличение. К сожалению, некоторые любители не всегда правильно используют закон Дэвиса, полагая, что только он определяет возможность разрешения тесной двойной пары. Несколько лет назад я встречался с одним начинающим любителем, который жаловался на то, что уже в течение нескольких сезонов не может разделить в свой 65-мм телескоп пару звезд, расположенных на расстоянии 2" друг от друга. Оказалось, что он пытался сделать это, используя всего 25-кратное увеличение, аргументируя это тем, что с таким увеличением у телескопа лучше видимость. Безусловно, он был прав в том, что маленькое увеличение значительно уменьшает вредное влияние воздушных потоков в атмосфере. Однако он не учел, что при столь малом увеличении глаз просто не способен различить два тесно расположенных источника света!

Кроме телескопа вам могут понадобиться еще и измерительные приборы. Впрочем, если вы не собираетесь вести измерения положений компонентов относительно друг друга, то можно обойтись и без них. Скажем, вас вполне может устроить сам факт того, что вам удалось провести разделение близко расположенных звезд вашим инструментом и убедиться, что стабильность атмосферы сегодня подходящая или ваш телескоп дает хорошие показатели, а вы еще не утратили былых навыков и сноровку.

Для решения более серьезных задач необходимо использовать микрометр для измерения расстояний между звездами и часовую шкалу для определения позиционных углов. Иногда эти два прибора можно встретить совмещенными в одном окуляре, в фокусе которого устанавливается стеклянная пластинка с нанесенными на ней шкалами, которые позволяют проводить соответствующие измерения. Подобные окуляры выпускаются различными зарубежными фирмами (в частности, Meade, Celestron и др.), некоторое время назад их также изготавливали на новосибирском предприятии "Точприбор".

Проведение измерений

Позиционный угол. В астрономии эта величина используется для описания направления одного объекта относительно другого для уверенного позиционирования на небесной сфере. В случае двойных звезд термин позиционного угла включает в себя определение положения более слабого компонента относительно более яркого, который принимается за точку отсчета. Позиционные углы отсчитываются от направления на север (0°) и далее в сторону востока (90°), юга (180°) и запада (270°). Таким образом, две звезды с одинаковым прямым восхождением имеют позиционный угол 0° или 180°. В случае, если они имеют одинаковое склонение, угол будет равен либо 90°, либо 270°.

До того как будет произведено измерение позиционного угла, необходимо правильно сориентировать измерительную шкалу окуляра-микрометра. Поместив звезду в центр поля зрения и выключив часовой механизм (полярная ось монтировки должна быть выставлена на полюс мира), мы заставим звезду перемещаться в поле зрения телескопа с востока на запад. Точка, в которой звезда будет выходить за границы поля зрения, и есть точка направления на запад. Если теперь, вращая окуляр вокруг своей оси, совместить звезду со значением 270° на часовой шкале микрометра, то можно считать, что мы выполнили требуемую установку. Оценить точность проделанной работы можно, сдвинув телескоп так, чтобы звезда только-только стала появляться из-за границы видимости. Эта точка появления должна совпасть с отметкой 90° на часовой шкале, после чего звезда в ходе своего суточного движения должна вновь пройти точку центра и выйти за пределы поля зрения в отметке 270°. Если этого не происходит, то процедуру ориентации микрометра следует повторить.

Разделение компонентов. По правде говоря, самая сложная часть работы уже сделана. Нам остается только измерить расстояние между звездами по линейной шкале микрометра и затем перевести полученный результат из линейной меры в угловую.

Очевидно, что для проведения подобного перевода нам необходимо прокалибровать шкалу микрометра. Это делается следующим образом: наведите телескоп на звезду с хорошо известными координатами. Остановите часовой механизм телескопа и засеките время, за которое звезда проходит путь от одного крайнего деления шкалы к другому. Повторите эту процедуру несколько раз. Полученные результаты измерений усредняются, и угловое расстояние, соответствующее положению двух крайних отметок на шкале окуляра, вычисляется по формуле:

А = 15 х t х cos δ

Наблюдение тесных пар

Разглядывая в телескоп относительно яркую звезду при большом увеличении, можно заметить, что звезда выглядит не просто светящейся точкой, а как небольшого размера диск (диск Эри), окруженный несколькими светлыми кольцами (так называемые дифракционные кольца). Понятно, что количество и яркость таких колец непосредственно влияет на легкость, с которой вы сможете разделить тесную пару. В случае существенной разницы в блеске компонентов может получиться так, что слабая звезда попросту "растворится" в дифракционной картине главной звезды. Недаром такие известные яркие звезды, как Сириус и Ригель, имеющие слабых спутников, очень сложно поддаются разделению в небольшие телескопы.

Считается, что максимально полезное увеличение, даваемое телескопом, приблизительно равно удвоенному диаметру объектива в мм, и использование большего увеличения ни к чему не приводит. В случае двойных звезд это не так. Если атмосфера в ночь наблюдения спокойна, то использование 2-х или даже 4-х кратного максимального увеличения, возможно, поможет увидеть некоторые "возмущения" в дифракционной картине, что укажет вам на присутствие источника этих "помех". Разумеется, это возможно сделать только на телескопе с хорошей оптикой.

Для определения увеличения, с которого можно начать разделять тесную пару, можно воспользоваться следующей простой формулой:

X = 240"/S"

Для разделения тесных звезд можно посоветовать также использовать нехитрое приспособление, которое надевается на трубу телескопа и превращает круглую форму апертуры, скажем, в правильный шестиугольник. Подобное диафрагмирование несколько изменяет распределение световой энергии в изображении звезды: центральный диск Эри становится несколько меньше в размерах, а вместо привычных дифракционных колец наблюдаются несколько ярких пикообразных всплесков. Если вращать такую насадку, можно добиться того, что вторая звезда окажется между двумя соседними всплесками и таким образом "позволит" обнаружить свое присутствие.

Проблема лишнего веса даёт о себе знать не только летом на пляже. Ежедневно вглядываясь в зеркало, приходится с грустью наблюдать двойной подбородок, брыли и расплывшиеся контуры. К счастью, всё это можно замаскировать, если освоить макияж для полного лица со всеми его нюансами.

Особенности

Для полных девушек визажисты предлагают мейк-ап, главная задача которого - вытянуть лицо, сделать его визуально более худым. Для её решения используются такие техники, как контуринг (чтобы очертания стали более чёткими) и вертикальная растушёвка.

Тон и рельеф

1. Без тональной основы, которая моделирует контуры и визуально их вытягивает, макияж невозможен.
2. Светлым тональным кремом (праймером) выделяется овал, более тёмным - всё остальное (не забывайте про шею и зону декольте).
3. Маскирующие средства должны быть матовыми и плотными по текстуре.
4. Очень важно выделить глаза, поэтому обязательно маскируйте тёмные круги под ними с помощью консилера.
5. Пудра - компактная, не блестящая.
6. Румяна наносите мягкой кисточкой, двигаясь сверху вниз. Идеальные оттенки - беж, бронза.

Глаза и брови

1. Отдайте предпочтение удлиняющей туши для ресниц.
2. Перламутровые тени ограничить.
3. Тщательно растушёвываете все переходы оттенков.
4. Внутренние уголки нужно высветлить, внешние - затемнить.
5. Все линии должны направляться вверх.
6. Кончики лучше растушевать.
7. Брови не должны быть слишком тонкими и чересчур широкими. Изгиб - умеренный.

Губы

1. Не нужно придавать губам дополнительный объём.
2. Контуринг губ тоже исключается.
3. Молодым девушкам можно использовать ненавязчивый блеск.
4. После 35 лучше отдать предпочтение матовой помаде - коралловой или розовой.

Если у вас полное лицо, не стоит расстраиваться. Обычно у девушек с таким недостатком очень красивые глаза, ровная, чистая кожа и отсутствуют морщины. Старайтесь выделить свои достоинства и по максимуму замаскировать оплывшие черты умелым мейк-апом.

Под цвет глаз

В таком визаже нужно обязательно учитывать цвет глаз, так как именно на них рекомендуется делать акцент.

Для зеленоглазых

1. Чтобы выделить зелёные глаза на полном лице, понадобятся тени таких оттенков, как бирюзовые, зелёные, жёлтые, синие.
2. В отличие от макияжа для голубоглазых красавиц, здесь понадобится многослойная техника. Так что не бойтесь накладывать тени в несколько слоёв.
3. Главное - не забудьте всё тщательно растушевать. Полное лицо не терпит контрастов.
4. Цвет подводки подбирайте под тени: она должна быть чуть насыщеннее.
5. Стрелки поднимайте вверх, чтобы горизонтальные линии не сделали лицо ещё полнее.
6. Для дневного мейк-апа используйте синюю или зелёную тушь. Для праздничного, вечернего - чёрную или коричневую.
7. Чтобы сделать губы более рельефными, берите помаду или блеск с шиммером. Рекомендуемый оттенок - яркая вишня или коралл.

Для голубоглазых

1. Рекомендуемая палетка теней: серебристые, розовые, золотистые, жемчужные, фиолетовые, сиреневые, морской волны, бирюзовые. Если выполняется , можно взять чёрные и коричневые.
2. Для голубых глаз нужно использовать самые лёгкие техники. Многослойность исключается. Так что тени могут ложиться в 1-2 слоя, но не больше.
3. То же самое и с тушью. Не перебарщивайте с ней: 1 нанесения будет вполне достаточно. Рекомендуемые цвета - серый, коричневый (для дневного варианта), чёрный (для вечернего).
4. Помада и блеск для губ могут быть в розовой тональности, но с учётом возраста. После 35 лучше использовать кремовый или бордовый. Главное - без увлажнения и объёма.
5. Эти же цветовые решения визажисты предлагают использовать и сероглазым девушкам.

Для кареглазых

1. Макияж для полного лица с карими глазами начинается с правильного подбора . Выбирайте бежевый или абрикосовый оттенки - они визуально удлиняют черты.
2. Для рельефности скул нанесите на них лилово-розовые румяна. Терракотовые уберите подальше - они сделают их плоскими.
3. Палитра теней должна распахивать глаза. Цвета в вашей палетке - синие, фиолетовые, бронзовые, золотистые, каштановые, бежевые, медовые, розовые.
4. Лайнер может быть синим, золотистым, фиолетовым, каштановым, чёрным - под цвет теней. Стрелки лучше подкрутить вверх.
5. Для ресниц понадобится удлиняющая тушь чёрного, синего, коричневого или фиолетового оттенка.
6. Форма бровей должна быть правильной. Избегайте прямых горизонтальных линий и слишком ярко выраженных кокетливых изгибов.
7. Помада и блеск для губ могут быть следующих цветов: спелая вишня, тёплый nude, розовый неон, коралл.

Выбор цветового решения макияжа, может зависеть ещё и от цвета волос. Но именно глаза играют решающую роль в этом вопросе.

Пошаговая инструкция

Разные стилевые варианты мейк-апа для полных женщин позволяют им чувствовать себя привлекательной и красивой как в повседневной жизни, так и на праздниках. Базовые ( и ) нужно освоить обязательно.

Дневной

1. Для удлинения полного лица используйте жидкий тональный крем без силикона. Особое внимание уделите маскировке крыльев носа и боковых поверхностей щёк.
2. Для выравнивания тона лучше возьмите матовую пудру.
3. Чтобы сделать контуры лица более чёткими и рельефными, их нужно затемнить, а центр (нос, лоб, подбородок) - максимально высветлить. Для этого корректором можно поработать прямо поверх пудры.
4. На скулы можно нанести песочные румяна.
5. Верхние веки прокрашиваются в 1 слой перламутром. Лучше серебристого оттенка.
6. Очень тонкие стрелочки по верхним векам прорисовываются антрацитом и загибаются вверх.
7. С нижней частью глаз при дневном макияже не работаем.
8. Распахиваем взгляд серой удлиняющей тушью в 1 слой.
9. Для губ возьмите глянцевый блеск натурального оттенка.

Вечерний

1. Вытянуть контур лица позволяет розовый консилер.
2. Чтобы мейк-ап был безупречным, уделите особое внимание маскировке декольте.
3. Коралловые яркие румяна вытянут скулы.
4. Тени ложатся на верхнее веко слоями: чёрные, антрацитовые, изумрудные. Главное - всё хорошенько растушевать, чтобы не создать контрастов.
5. Нижние веки отштриховываются оттенком мокрого асфальта.
6. Чёрные стрелки должны повторять форму глаза и соединяться вверху, уводя линии к вискам.
7. Внешние уголки можно выделить белым лайнером или тенями.
8. Тушь в 2 слоя - чёрная удлиняющая.
9. Блёстки и шиммер лучше не использовать.
10. Матовая помада кораллового цвета и прозрачный блеск завершат вечерний макияж.

Если и стали причиной внутренних комплексов, у вас есть только два пути решения проблемы. Первый - похудеть. Но он долгий и требующий немалых сил и терпения. Второй - научиться правильному макияжу для полного лица, который сделает его визуально более худым. Не пренебрегайте в такой ситуации советами визажистов - они позволят выглядеть гораздо лучше.

Двойными звездами в астрономии называют такие пары звезд, которые заметным образом выделяются на небе среди окружающих звезд фона близостью своих видимых положений. В качестве оценок близости видимых положений принимают следующие границы угловых расстояний r между компонентами пары, зависящие от видимой звездной величины m.

Типы двойных звезд

Двойные звезды подразделяют в зависимости от способа их наблюдений на визуально-двойные, фотометрические двойные, спектрально-двойные и спекл-интерферометрические двойные звезды.

Визуально-двойные звезды. Визуально-двойные звезды представляют собой довольно широкие пары, уже хорошо различимые при наблюдениях с телескопом умеренных размеров. Наблюдения визуально-двойных звезд производятся либо визуально с помощью телескопов, снабженных микрометром, либо фотографически с помощью телескопов-астрографов. Типичными представителями визуально-двойных звезд могут служить звезды? Девы (r=1? -6? , период обращения P=140 лет) или хорошо известная любителям астрономии близкая к Солнцу звезда 61 Лебедя (r=10? -35? , P P=350 лет). К настоящему времени известно около 100000 визуально-двойных звезд.

Фотометрические двойные звезды. Фотометрические двойные звезды представляют собой очень тесные пары, обращающиеся с периодом от нескольких часов до нескольких дней по орбитам, радиус которых сравним с размерами самих звезд. Плоскости орбит этих звезд и луч зрения наблюдателя практически совмещаются. Эти звезды обнаруживают по явлениям затмений, когда одна из компонент проходит впереди или сзади другой относительно наблюдателя. К настоящему времени известно более 500 фотометрических двойных звезд.

Спектрально-двойные звезды. Спектрально-двойные звезды, так же как и фотометрические двойные, представляют собой очень тесные пары, обращающиеся в плоскости, образующей с направлением луча зрения наблюдателя малый угол. Спектрально-двойные звезды, как правило, не удается разделить на компоненты даже при использовании телескопов с самыми большими диаметрами, однако принадлежность системы к этому типу двойных звезд легко обнаруживается при спектроскопических наблюдениях лучевых скоростей. Типичным представителем спектрально-двойных звезд может служить звезда? Большой Медведицы, у которой наблюдаются спектры обеих компонент, период колебаний 10 дней, амплитуда около 50 км/с.

Спекл-интерферометрические двойные звезды. Спекл-интерферометрические двойные звезды открыты сравнительно недавно, в 70-х годах нашего века, в результате использования современных больших телескопов для получения спекл-изображений некоторых ярких звезд. Пионерами спекл-интерферометрических наблюдений двойных звезд являются Э. Мак Алистер в США и Ю.Ю. Балега в России. К настоящему времени методами спекл-интерферометрии измерено несколько сотен двойных звезд с разрешением r ?,1.

Исследования двойных звезд

Долгое время считалось, что планетарные системы могут формироваться только вокруг единичных звезд, подобных Солнцу. Но в своей новой теоретической работе доктор Алан Босс (Alan Boss) из Отделения земного магнетизма (DTM) института Карнеги показал, что планеты могут быть и у множества других звезд - от пульсаров до белых карликов. В том числе и у двойных и даже тройных звездных систем, которые составляют две трети всех звездных систем в нашей Галактике. Обычно двойные звезды расположены на расстоянии 30 а.е. друг от друга - это приблизительно равно расстоянию от Солнца до планеты Нептун. В предыдущей теоретической работе д-р Босс высказывал предположение, что гравитационные силы между звездами-компаньонами будут препятствовать формированию планет вокруг каждой из них, сообщает Carnegie Institution. Однако охотники за планетами недавно обнаружили планеты-газовые гиганты, подобные Юпитеру, вокруг двойных звездных систем, что привело к пересмотру теории формирования планет у звездных систем.

01.06.2005 На конференции Американского астрономического общества астроном Тод Стромайер из Летно-космического центра им. Годдарда космического агентства NASA представил доклад о двойной звезде RX J0806.3+1527 (или сокращенно - J0806). Поведение этой пары звезд, которые относятся к классу белых карликов, явно указывает на то, что J0806 является одним из самых мощных источников гравитационных волн в нашей галактике Млечный Путь. Упомянутые звезды вращаются вокруг общего центра тяжести, причем расстояние между ними составляет всего лишь 80 тыс. км (это в пять раз меньше расстояния от Земли до Луны). Это самая маленькая орбита среди известных двойных звезд. Каждый из этих белых карликов по массе примерно вдвое легче Солнца, но по размерам они сходны с Землей. Скорость движения каждой звезды вокруг общего центра тяжести составляет более 1,5 млн. км/час. Причем, наблюдения показали, что яркость двойной звезды J0806 в оптическом и рентгеновском диапазоне длин волн меняется с периодом 321,5 секунды. Скорее всего, это и есть период орбитального вращения звезд, входящих в двойную систему, хотя нельзя исключать вероятность того, что упомянутая периодичность является следствием вращения вокруг собственной оси одного из белых карликов. Еще следует отметить, что каждый год период изменения яркости J0806 уменьшается на 1,2 мс.

Характерные приметы двойных звезд

Центавра состоит из двух звезд - a Центавра А и a Центавра В. а Центавра А имеет параметры, почти аналогичные параметрам Солнца: Спектральный класс G, температура около 6000 K и такую же массу и плотность. a Центавра В имеет массу на 15% меньше, спектральный класс K5, температуру 4000 K, диаметр 3/4 солнечного, эксцентриситет (степень вытянутости эллипса, равная отношению расстояния от фокуса до центра к длине большей полуоси, т.е. эксцентриситет окружности равен 0 – 0,51). Период обращения – 78,8 года, большая полуось – 23,3 а. е., плоскость орбиты наклонена к лучу зрения под углом 11, центр тяжести системы приближается к нам со скоростью 22 км/c , поперечная скорость 23 км/c, т.е. общая скорость направлена к нам под углом 45o и составляет 31 км/c. Сириус, как и a Центавра, тоже состоит из двух звезд – А и В, однако в отличие от неё обе звезды имеют спектральный класс A (A-A0, B-A7) и, следовательно, значительно большую температуру (A-10000 K, B- 8000 K). Масса Сириуса А – 2,5Mсолнца, Сириуса В – 0,96Mсолнца. Следовательно, поверхности одинаковой площади излучают у этих звезд одинаковое кол-во энергии, но по светимости спутник в 10 000 раз слабее, чем Сириус. Значит, его радиус меньше в 100 раз, т.е. он почти такой же, как Земля. Между тем масса у него почти такая же, как и у Солнца. Следовательно, белый карлик имеет огромную плотность - около 10 59 0 кг/м 53 0.

Наблюдение двойных звезд - чрезвычайно интересное и увлекательное занятие, которому любители астрономии в последнее время уделяют незаслуженно мало внимания. Это особая, традиционная, область любительской наблюдательской практики, сочетающая в себе сразу несколько начал. Это и научное - желание изучить объект, продвинуть вперед наше знание о нем, и техническое - стремление усовершенствовать свой телескоп и после этого «выжать» из него максимум. Есть в этом занятии и спортивное начало - жажда достичь максимума своих возможностей, тренировка своих способностей, преодолевание возникающих при этом трудностей, а есть и эстетическое - просто рассматривать эти необычные, неземные, картины, а среди тысяч и тысяч двойных нет и двух одинаковых, и порой среди них встречаются настоящие шедевры природы, любоваться которыми можно бесконечно. Конечно, в последнее время, после вывода на орбиту сверхточных спутников, измеривших почти все яркие звезды небосвода и получившие беспрецедентную поточности информацию о двойных, научные измерения любителей потеряли актуальность, но все остальные мотивы ведь остались...

Кроме того, счастлив тот астроном, которому посчастливилось увлечься набл. двойных. Ему всегда есть, чем занять себя и свой телескоп в полнолуние, в ночи с дымкой и даже если он живет в центре города, всегда найдутся объекты, которые будут манить его, приглашая найти что-то новое для себя либо просто полюбоваться очереднойпрекрасной картинкой.

Время от времени двойные звезды, особенно тесные, набл. практически все астрономы-любители. Как правило, с целью тестирования оптики своих телескопов (а лучший тест, чем тесная двойная, найти сложно). Разумеется, полюбоваться известными парами, вроде Альбирео, - γ Лебедя, или - γ Андромеды, никто не откажется, но специально охотиться за красивыми, например, теми, в которых наблюдаются значительная разница в цвете - этим занимаются немногие, а жаль: это очень интересная и обещающая массу сюрпризов область. Разница в блеске, близкое расположение компонент могут вызывать усиление видимого цветового контраста, изменять оттенки компонент, или даже совсем менять их цвет. И даже наблюдение одной и той же пары в разные телескопы может значительно изменить привычную уже картину и готовит неожиданности.

Излишне напоминать, что при рассматривании и съемке двойных звезд нужно стремиться использовать телескоп максимального качества, т.к. наблюдения должны вестись с предельными увеличениями, такими как 1,50 и даже больше (апохроматы позволяют поднять увеличение и до 2 и даже 30). Разумеется, внимание окуляру должно быть не меньшим, чем к самому телескопу, стоит помнить давнюю истину: «Хороший телескоп с плохим окуляром - плохой телескоп».

Никто в мире не понимает квантовую механику - это главное, что нужно о ней знать. Да, многие физики научились пользоваться ее законами и даже предсказывать явления по квантовым расчетам. Но до сих пор непонятно, почему присутствие наблюдателя определяет судьбу системы и заставляет ее сделать выбор в пользу одного состояния. «Теории и практики» подобрали примеры экспериментов, на исход которых неминуемо влияет наблюдатель, и попытались разобраться, что квантовая механика собирается делать с таким вмешательством сознания в материальную реальность.

Кот Шредингера

Сегодня существует множество интерпретаций квантовой механики, самой популярной среди которых остается копенгагенская. Ее главные положения в 1920-х годах сформулировали Нильс Бор и Вернер Гейзенберг. А центральным термином копенгагенской интерпретации стала волновая функция - математическая функция, заключающая в себе информацию обо всех возможных состояниях квантовой системы, в которых она одновременно пребывает.

По копенгагенской интерпретации, доподлинно определить состояние системы, выделить его среди остальных может только наблюдение (волновая функция только помогает математически рассчитать вероятность обнаружить систему в том или ином состоянии). Можно сказать, что после наблюдения квантовая система становится классической: мгновенно перестает сосуществовать сразу во многих состояниях в пользу одного из них.

У такого подхода всегда были противники (вспомнить хотя бы «Бог не играет в кости» Альберта Эйнштейна), но точность расчетов и предсказаний брала свое. Впрочем, в последнее время сторонников копенгагенской интерпретации становится все меньше и не последняя причина тому - тот самый загадочный мгновенный коллапс волновой функции при измерении. Знаменитый мысленный эксперимент Эрвина Шредингера с бедолагой-котом как раз был призван показать абсурдность этого явления.

Итак, напоминаем содержание эксперимента. В черный ящик помещают живого кота, ампулу с ядом и некий механизм, который может в случайный момент пустить яд в действие. Например, один радиоактивный атом, при распаде которого разобьется ампула. Точное время распада атома неизвестно. Известен лишь период полураспада: время, за которое распад произойдет с вероятностью 50%.

Получается, что для внешнего наблюдателя кот внутри ящика существует сразу в двух состояниях: он либо жив, если все идет нормально, либо мертв, если распад произошел и ампула разбилась. Оба этих состояния описывает волновая функция кота, которая меняется с течением времени: чем дальше, тем больше вероятность, что радиоактивный распад уже случился. Но как только ящик открывается, волновая функция коллапсирует и мы сразу видим исход живодерского эксперимента.

Выходит, пока наблюдатель не откроет ящик, кот так и будет вечно балансировать на границе между жизнью и смертью, а определит его участь только действие наблюдателя. Вот абсурд, на который указывал Шредингер.

Дифракция электронов

По опросу крупнейших физиков, проведенному газетой The New York Times, опыт с дифракцией электронов, поставленный в 1961 году Клаусом Йенсоном, стал одним из красивейших в истории науки. В чем его суть?

Есть источник, излучающий поток электронов в сторону экрана-фотопластинки. И есть преграда на пути этих электронов - медная пластинка с двумя щелями. Какой картины на экране можно ожидать, если представлять электроны просто маленькими заряженными шариками? Двух засвеченных полос напротив щелей.

В действительности на экране появляется гораздо более сложный узор из чередующихся черных и белых полос. Дело в том, что при прохождении через щели электроны начинают вести себя не как частицы, а как волны (подобно тому, как и фотоны, частицы света, одновременно могут быть и волнами). Потом эти волны взаимодействуют в пространстве, где-то ослабляя, а где-то усиливая друг друга, и в результате на экране появляется сложная картина из чередующихся светлых и темных полос.

При этом результат эксперимента не меняется, и если пускать электроны через щель не сплошным потоком, а поодиночке, даже одна частица может быть одновременно и волной. Даже один электрон может одновременно пройти через две щели (и это еще одно из важных положений копенгагенской интерпретации квантовой механики - объекты могут одновременно проявлять и свои «привычные» материальные свойства, и экзотические волновые).

Но при чем здесь наблюдатель? При том, что с ним и без того запутанная история стала еще сложнее. Когда в подобных экспериментах физики попытались зафиксировать с помощью приборов, через какую щель в действительности проходит электрон, картинка на экране резко поменялась и стала «классической»: два засвеченных участка напротив щелей и никаких чередующихся полос.

Электроны будто не захотели проявлять свою волновую природу под пристальным взором наблюдателя. Подстроились под его инстинктивное желание увидеть простую и понятную картинку. Мистика? Есть и куда более простое объяснение: никакое наблюдение за системой нельзя провести без физического воздействия на нее. Но к этому вернемся еще чуть позже.

Нагретый фуллерен

Опыты по дифракции частиц ставили не только на электронах, но и на куда больших объектах. Например, фуллеренах - крупных, замкнутых молекулах, составленных из десятков атомов углерода (так, фуллерен из шестидесяти атомов углерода по форме очень похож на футбольный мяч: полую сферу, сшитую из пяти- и шестиугольников).

Недавно группа из Венского университета во главе с профессором Цайлингером попыталась внести элемент наблюдения в подобные опыты. Для этого они облучали движущиеся молекулы фуллерена лазерным лучом. После, нагретые внешним воздействием, молекулы начинали светиться и тем неминуемо обнаруживали для наблюдателя свое место в пространстве.

Вместе с таким нововведением поменялось и поведение молекул. До начала тотальной слежки фуллерены вполне успешно огибали препятствия (проявляли волновые свойства) подобно электронам из прошлого примера, проходящим сквозь непрозрачный экран. Но позже, с появлением наблюдателя, фуллерены успокоились и стали вести себя как вполне законопослушные частицы материи.

Охлаждающее измерение

Одним из самых известных законов квантового мира является принцип неопределенности Гейзенберга: невозможно одновременно установить положение и скорость квантового объекта. Чем точнее измеряем импульс частицы, тем менее точно можно измерить ее положение. Но действие квантовых законов, работающих на уровне крошечных частиц, обычно незаметно в нашем мире больших макрообъектов.

Потому тем ценнее недавние эксперименты группы профессора Шваба из США, в которых квантовые эффекты продемонстрировали не на уровне тех же электронов или молекул фуллерена (их характерный диаметр - около 1 нм), а на чуть более ощутимом объекте - крошечной алюминиевой полоске.

Эту полоску закрепили с обеих сторон так, чтобы ее середина была в подвешенном состоянии и могла вибрировать под внешним воздействием. Кроме того, рядом с полоской находился прибор, способный с высокой точностью регистрировать ее положение.

В результате экспериментаторы обнаружили два интересных эффекта. Во-первых, любое измерение положения объекта, наблюдение за полоской не проходило для нее бесследно - после каждого измерения положение полоски менялось. Грубо говоря, экспериментаторы с большой точностью определяли координаты полоски и тем самым, по принципу Гейзенберга, меняли ее скорость, а значит и последующее положение.

Во-вторых, что уже совсем неожиданно, некоторые измерения еще и приводили к охлаждению полоски. Получается, наблюдатель может лишь одним своим присутствием менять физические характеристики объектов. Звучит совсем невероятно, но к чести физиков скажем, что они не растерялись - теперь группа профессора Шваба думает, как применить обнаруженный эффект для охлаждения электронных микросхем.

Замирающие частицы

Как известно, нестабильные радиоактивные частицы распадаются в мире не только ради экспериментов над котами, но и вполне сами по себе. При этом каждая частица характеризуется средним временем жизни, которое, оказывается, может увеличиваться под пристальным взором наблюдателя.

Впервые этот квантовый эффект предсказали еще в 1960-х годах, а его блестящее экспериментальное подтверждение появилось в статье , опубликованной в 2006 году группой нобелевского лауреата по физике Вольфганга Кеттерле из Массачусетского технологического института.

В этой работе изучали распад нестабильных возбужденных атомов рубидия (распадаются на атомы рубидия в основном состоянии и фотоны). Сразу после приготовления системы, возбуждения атомов за ними начинали наблюдать - просвечивать их лазерным пучком. При этом наблюдение велось в двух режимах: непрерывном (в систему постоянно подаются небольшие световые импульсы) и импульсном (система время от времени облучается импульсами более мощными).

Полученные результаты отлично совпали с теоретическими предсказаниями. Внешние световые воздействия действительно замедляют распад частиц, как бы возвращают их в исходное, далекое от распада состояние. При этом величина эффекта для двух исследованных режимов также совпадает с предсказаниями. А максимально жизнь нестабильных возбужденных атомов рубидия удалось продлить в 30 раз.

Квантовая механика и сознание

Электроны и фуллерены перестают проявлять свои волновые свойства, алюминиевые пластинки охлаждаются, а нестабильные частицы замирают в своем распаде: под всесильным взором наблюдателя мир меняется. Чем не свидетельство вовлеченности нашего разума в работу мира вокруг? Так может быть правы были Карл Юнг и Вольфганг Паули (австрийcкий физик, лауреат Нобелевской премии, один из пионеров квантовой механики), когда говорили, что законы физики и сознания должны рассматриваться как взаимодополняющие?

Но так остается только один шаг до дежурного признания: весь мир вокруг суть нашего разума. Жутковато? («Вы и вправду думаете, что Луна существует лишь когда вы на нее смотрите?» - комментировал Эйнштейн принципы квантовой механики). Тогда попробуем вновь обратиться к физикам. Тем более, в последние годы они все меньше жалуют копенгагенскую интерпретацию квантовой механики с ее загадочным коллапсом волной функции, на смену которому приходит другой, вполне приземленный и надежный термин - декогеренция.

Дело вот в чем - во всех описанных опытах с наблюдением экспериментаторы неминуемо воздействовали на систему. Подсвечивали ее лазером, устанавливали измеряющие приборы. И это общий, очень важный принцип: нельзя пронаблюдать за системой, измерить ее свойства не провзаимодействовав с ней. А где взаимодействие, там и изменение свойств. Тем более, когда с крошечной квантовой системой взаимодействуют махины квантовых объектов. Так что вечный, буддистский нейтралитет наблюдателя невозможен.

Как раз это объясняет термин «декогеренция» - необратимый с точки зрения процесс нарушения квантовых свойств системы при ее взаимодействии с другой, крупной системой. Во время такого взаимодействия квантовая система утрачивает свои изначальные черты и становится классической, «подчиняется» системе крупной. Этим и объясняется парадокс с котом Шредингера: кот представляет собой настолько большую систему, что его просто нельзя изолировать от мира. Сама постановка мысленного эксперимента не совсем корректна.

В любом случае, по сравнению с реальностью как актом творения сознания, декогеренция звучит куда более спокойно. Даже, может быть, слишком спокойно. Ведь с таким подходом весь классический мир становится одним большим эффектом декогеренции. А как утверждают авторы одной из самых серьезных книг в этой области, из таких подходов еще и логично вытекают утверждения вроде «в мире не существует никаких частиц» или «не существует никакого времени на фундаментальном уровне».

Созидающий наблюдатель или всесильная декогеренция? Приходится выбирать из двух зол. Но помните - сейчас ученые все больше убеждаются, что в основе наших мыслительных процессов лежат те самые пресловутые квантовые эффекты. Так что где заканчивается наблюдение и начинается реальность - выбирать приходится каждому из нас.